高压直流输电复习大纲

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1、高压直流输电复习第一章 绪论1.1 高压直流输电的构成一、高压直流输电的概念高压直流输主要由三部分构成：1.将交流电变换为直流电的整流器，2.高压直 流输电线路，3.将直流电变换为交流电的逆变器。二、高压直流输电的分类1. 按不同的换相方式分类：可分为电网换相和器件换相。2. 按不同端子数目分: 可分为两端直流输电和多端直流输电。3. 按交直流连接关系可分为不同的连接方式。如：交直流并联送电方式（图1-3）；交直流叠加送电等方式（图 1-4）。（一）两端输电系统：典型接线两端直流输电系统又可分为单极系统、双极系统和背靠背直流系统。1. 单极系统：（1）单极大地回线方式：（2）单极金属回线方式：

2、2. 双极系统：（1）双极两端中性点接地方式：（2）双极一端中性点接地方式：（3）双极金属中线方式：3. 背靠背直流系统（二）多端直流输电系统1. 并联多端直流输电方式：2. 串联多端直流输电方式：（三）直流多回线输电：图 1-12图 1-13熟悉以上各种接线方式的接线图、各自的特点及应用场合。1-2 高压直流输电的特点及适用场合一、直流输电的特点：1. 优点：（1）. （经济性）输送容量大，造价低，损耗小。（2）. （互联性）直流输电不存在交流输电的稳定问题。（3）.（BTB）可实现电力系统之间的非同步联网（4）. 具有潮流快速可控的特点。2. 缺点：（1） 直流输电换流站比交流变电所的设备

3、多，结构复杂，造价高、 损耗大、运行费用高、可靠性也较差。（2）. 换流器的变流，使得交流侧和直流 侧，存在谐波。（3）晶闸管换流器在进行换流时需消耗大量无功（约占直流输 送功率的 40%60%）每个换流站均需装设无功补偿装置。（4）. 直流输电利用大 地或海水为回路而带来一系列技术问题，如地极附近直流电流对金属构件，管道、 电缆等埋设物的电腐蚀问题，对中性点接地的变压器的磁饱和问题，对通信系统 及航海磁性罗盘盘的干扰。（5）. 直流断路器由于没有过零点，灭弧问题难以解 决，给制造带来困难。二、直流输电的应用领域1. 采用海底电缆隔海输送电力；2长距离、大功率的电力输送3两大系统连接或不同频率

4、的二个电网的连接；BTB4. 短路容量对策3-5 节：高压直流输电的历史与国外的现状； 高压直流输电在我国的发展； 直流输电技术新发展。第二章 高压直流输电系统的主要设备换流装置是高压直流输电系统最重要的电气一次设备，除此之外，其他 重要设备有：换流变压器、平波电抗器、无功补偿装置、滤波器、直流接地 极、交直流开关设备、直流输电线路以及控制和保护装置、远程通信系统等。2-1 换流装置换流器通常采用三相桥式全控换流电路作为基本单元。有 6 脉动换流器和12 脉 动换流器。一、器件现代高压直流输电工程中，绝大多数采用晶闸管换流器，在轻型直流输电工程 中采用 IGBT。二、换流阀1换流阀的概念：2.

5、 换流阀的组成： 晶闸管级：换流阀组件 换流阀（单阀）：多重阀：3阀的触发：两种触发方式三、换流单元接线方式1. 6脉动换流单元6 脉动换流单元由换流变压器、6 脉动换流器以及相应的交流滤波器、直流 滤波器和控制保护装置所组成。2. 12脉动换流单元12 脉动换流单元由两个交流侧电压相位相差30的 6 脉动换流单元在直流侧 串联，交流侧并联组成。换流变压器也可以选择单相或三相结构。2-2 换流变压器一、换流变压器的功能与特点二、换流变压器形式4 种：三相三绕组式；三相双绕组式；单相双绕组式；单相三绕组式；2-4 无功补偿装置一、功能：作用二、类型：三、直流滤波器1. 配置原则2. 直流滤波器的

6、类型2-3 平波电抗器一、功能：作用二、平波电抗器型式：2-5 滤波器一、滤波器分类二、交流滤波器1. 配置原则2. 交流滤波器接入系统方式四、交直流滤波器的比较2.6 直流输电线路直流输电线路分类：架空线路；电缆线路、架空电缆混合线路。 一、直流架空线路1. 架空线路导线截面积选择 按输送容量选择导线截面：经济电流密度；长期允许的载流量A/mm2, 考虑电晕和电晕损失: 考虑电压损失和功率损失 导线结构：综合经济技术比较：最后确定导线截面。2. 架空线路绝缘水平的确定； 考虑正常工作电压；操作过电压；大气过电压。二、直流输电电缆线路1. 直流电缆应用场合:2. 直流电缆技术特点3. 直流电缆

7、的种类与结构三、直流接地极引线1. 接地极引线绝缘水平2. 接地极引线导线截面选择3. 接地极引线设计原则2.7 接地极接地极的作用一、接地极电流对环境的影响二、接地运行特性三、对极址的要求四、接地极材料：馈电材料和活性填充材料五、接地极设计1. 陆地接地极：有浅埋型和垂直型2. 海洋电极：主要由海水作为导电媒质。分为海岸电极和海水电极两种。第三章 换流器工作原理3-1 单桥整流器工作原理（三相桥式整流，6 脉波） 一、正常运行方式工况 2-3，1. 工作条件0a （90卩/2），同时|J 60 ,正常运行时，单桥整流器的 触发角a为1020，换相重叠角为1525。2. 数值分析：1）相电流：

8、交流侧相电流的总有效值（包含谐波）： 基波电流：基波电流的有效值为： 谐波电流：谐波电流的次数为：h = 6k土 1, （5, 7, 11, 13, 17.。）第n次谐波有效值为：h3L .rld2）整流电压平均值：U = U cos a - AU = 2.34U cos a -dd 02兀3-24)=1.35 E cos a -另外两种形式： P72（3-29）,（3-30）cosa + cos(a + 卩)Ud(a屮)=Ud o宀上cos(a + cos 身219)3）整流电压中的谐波： 单桥换流器整流电压中的谐波次数为h = 6 kk=1 , 2 , 3 , 4,因此,单桥整流器整流电压

9、中含有6,12,18二、非正常运行方式工况3 工况 3,即为在任何时候总是有三只管子导 通。工况3工作前提：a =030, |j =60。三、故障运行方式工况 3-4工况 3-4是指在60的重复周期中,三个阀 臂和四个阀臂轮流导通的运行方式。24,30,次偶次谐波。工作条件:30。 a W 90。一2，换相重叠角60。 P -120。3.2 双桥整流器工作原理 工作原理： 顺序依次为（自然换相点）u+a, u+a2, u-c, u-c2, u+b, u+b2, u-a, u-a2 , u+c, u+c2, u-b, u-b2 。VT11 , VT12, VT21 , VT22, VT31 ,

10、VT32, VT41 , VT42, VT51 , VT52, VT61 , VT62。1.工况 4-5：0。a 90。-斗P 30。在双桥换流器中，每隔 30有一次换相，换相时在某一组桥臂中，会有两个 管子同时导通的情况，这是对应的是“ 5”的状态。在没有换相时对应的是 “4”的状态。 换流变压器的阀侧和网侧均含有h = 6k土 1次谐波，即含有5, 7, 11, 13次谐波。 交流系统电流中含有h = 12k +1次谐波，即含有11，13，23，25次 谐波。 整流电压中的谐波：h二12k,含有12，24，36次谐波。3-3 单桥逆变器工作原理熟悉几个概念：触发角a，逆变角B，换相重叠角p

11、，熄弧角Y。 在逆变中常以熄弧角Y来表示控制状态。一、正常运行方式工况 2-3 工作原理：前提条件是：90 -p /2Wa 180同时：p 60熄弧角：丫=卩-P，此值不能太小，太小逆变失败。为了防止换相失败，直流工程通常规定丫 = 1518 此值也不能过大，因为这将使逆变器吸收更多的无功。因此，逆变站配置了 定丫角调节器。逆变器输出的直流电压： P89，（3-68，3-70）Y与0角不只存在丫 =卩-卩 一种关系，当P值的范围不同时，二者的 关系见P89，表3-1 在图中能画出这几个角度的关系。二、故障运行方式工况 P3-4工作条件：0 P - 90 +匕，60 p 0即AS增加时，直流功率将增大APo，能够阻止AS继续增加；而当d(AS)/dt 0，即As减小时，直流功率将减小人V,能够阻止AS继续减小。只要控制器具有适当的动态特性，就能很好地阻尼低频 振荡。